Genoma Humano

Prévia do material em texto

Medicina FTC – 2020.2 Catarina Viterbo 
GENOMA HUMANO 
Genética – Prof. Ana Catarina– 27/08/2020 
Conteúdo 
• Introdução ao genoma humano; 
• PGH, um legado permanente 
• A transmissão do genoma humano 
Revisando... 
A espécie humana carrega em torno de 28 mil genes. Entenda como eles ficam armazenados 
Genoma: Reúne toda a informação genética dos seres vivos. Está guardado dentro do núcleo das células do 
nosso corpo. Tudo que eu carrego em relação aos meus genes está aqui. O genoma está contido no 
cromossomo. 
Cromossomo: homens e mulheres trazem sempre 23 pares. São como novelos onde se enrolam os genes 
Gene: é uma sequência que guarda informações específicas. Há trechos sobre a cor de olhos, outros sobre a 
altura. São constituídos de bases nitrogenadas 
Base nitrogenada: Adenina, citosina, guanina e timina. São cadeias que se combinam para formar os genes. 
RNA: O DNA comanda o que a célula vai fazer. As ordens são dadas por meio de uma molécula chamada 
RNA mensageiro. 
Introdução ao genoma humano 
Lembrando que ele constituído pela molécula inteira de DNA, então tem vários genes no genoma humano 
e consequentemente milhares de bases nitrogenadas. 
Compreende: 
• Organização 
• Variação → genoma humano 
• Transmissão 
Papel da genética na medicina 
A sequência do genoma humano e sua variação 
principalmente a variação, porque ela vai me dizer o que está relacionado a saúde. Então, explorar essa 
variação, gera um impacto na saúde humana em alta escala. Porque é a variação que vai diferenciar os 
indivíduos, o saudável do doente. Foi essa variação que foi identificada no genoma humano. 
Explorar o impacto dessa variação na saúde humana em alta escala 
A análise genômica tem se tornado um procedimento importante na medicina clínica 
Essas implicações incluem: 
• Diagnóstico clínico: principalmente com o aconselhamento genético. 
• Identificação de genes: a partir da identificação de genes específicos e assim a elucidação dos seus 
papeis na saúde e na doença. Mostrando como é que esses genes vão se comportar. 
• Genômica do câncer: sabe-se hoje que algumas alterações genômicas estão envolvidas no início até 
na progressão de muitos tipos de Câncer. 
• Tratamento de doenças 
• Diagnóstico pré-natal 
Avanços na tecnologia genômica e a explosão do conhecimento 
Isso só foi possível graças ao Genoma Humano. O projeto genoma foi divulgado nas duas principais revistas 
de ciência do mundo a Nature e a Science, em simultâneo e foi um marco na genética. Sequenciou o DNA 
de vários indivíduos com características diferentes de lugares diferentes e modos de vida diferentes, para 
gerar assim um genoma consenso. Um genoma que seja similar para todos os organismos humanos. Aquelas 
regiões que eram diferentes se fossem pequenas alterações, elas eram descartadas, se fossem grandes, queria 
dizer que aquela região era responsável por determinada patologia. 
Sequenciamento de DNA 
Diferente do PCR que precisa usar uma pequena porção, temos um alvo, ou seja, eu tenho um primer e ele 
vai ampliar uma região. O sequenciamento ele é TOTAL. 
Identificação da ordem exata de pares de bases (A,T,G,e C) em um segmento de DNA. Se forem dois 
segmentos é necessário sequenciar os dois. Lembrando que eu não preciso sequenciar as duas fitas do 
segmento, apenas a 5’-3’, o molde não será sequenciado. 
Importância: O conhecimento da sequência de bases de um gene fornece informações sobre a sua estrutura, 
função e relação evolutiva com outros genes (de um mesmo organismo ou de organismos diferentes). Viu-
se que nós seres humanos, temos regiões similares a outras espécies, inclusive de espécies que não são de 
mamíferos. 
 
Resultados do PGH 
Até então era consenso sobre a constituição do DNA e como ele era replicado, como era produzida a proteína 
que o gene era responsável por essa codificação. 
1990→2003 
• 3,3 BILHOES de nucleotídeos → Tudo isso foi observado. 
• Genes – 3000 bases 
• Função de 50% dos genes descobertos é desconhecida. Não se sabe a função desses genes., o que 
ele é responsável e codifica. 
• A sequência é de 99,9% exatamente a mesma em todas as pessoas 
Indivíduos diferentes → sequência consenso: ela foi formada a partir de uma fita 5’-3’. FOTO DA SEQUÊNCIA 
CONSESOS DO LADO. 
 
 
 
 
 
 
Como mostra na foto, sequenciou o DNA de 5 indivíduos. O indivíduo 1 é exatamente igual a consenso e 
alguns indivíduos têm algumas diferenças nas bases. Essas diferenças, que não mudam e não vão codificar 
um gene diferente. São aqueles genes que não se sabe a função, eles foram retirados e se formou uma 
sequência consenso. 
Banco de dados públicos: A sequência consenso juntamente com todo o sequenciamento do genoma, ela 
está cadastra em Banco de públicos. Você consegue se cadastrar e ter acesso a toda a sequência do genoma 
humano. Na verdade, não só do humano, também dos microrganismos, os mamíferos e aves. Praticamente 
tudo já foi sequenciado. 
A bioinformática é um dos ramos da genética que evoluem muito rápido, então existem pessoas que são 
especialistas só em sequenciamento, até porque precisa, porque quando você sequência, você não recebe 
tão bonitinho, então é necessário identificar e mexer em programas extremamente complexos, para poder 
identificar os genes e fazer essa comparação. 
Um exemplo disso foi que essa semana saiu um artigo que foi publicado, porque até então não se sabia se 
as pessoas que estavam tendo COVID pela segunda vez, que fazem o PCR e dá positivo para o SARS-CoV-2 
e apresentam novos sintomas, elas fazem o teste e dá positivo. Então, não se sabia o que era, ser era uma 
questão do sistema imunológico do paciente, um erro laboratorial, outro vírus, outro coronavírus. Inclusive 
teve um caso de COVID no hospital de Ribeirão Preto, de uma técnica de enfermagem, que teve COVID, PCR 
+, sintomática e depois de um tempo de novo, sintomática e PCR+. Essa semana a partir do sequenciamento 
do paciente viu-se que era uma reinfecção, porque no sequenciamento foi comprovado que as cepas eram 
diferentes. 
Painel Viral: PCR multiplex 
Dois tipos gerais de genes: 
• Produtos é uma proteína, é proveniente de um RNA. 
• O nome do RNA codificante é o RNA mensageiro. 
• RNA não codificante (RNAnc) 
Cerca de 2% do genoma codifica instruções para síntese de proteínas (20;000-25.000) 
Sequencias repetidas que não codificam proteínas constituem mais do que 50% do genoma humano. 
PGH – Um legado permanente 
Qual a importância do RNAnc para medicina? 
Papel em várias doenças humanas – síndromes precoces/distúrbios na idade adulta 
• Síndrome de Feingold (deleção): Síndrome precoce 
• Perda auditiva em adultos (mutação); 
• Câncer, doença cardiovascular, distúrbio do sistema nervoso central (níveis 
alterados): são níveis altos do RNA não codificador. 
• Síndrome HELLP (expressão anormal do RNA não codificador) → Distúrbio na idade adulta. 
Nem sempre uma síndrome vai estar relacionada com o meu RNA codificador, ele pode estar relacionado 
com o gene que gera o seu próprio RNA. 
 
O RNA codificante é o RNA mensageiro, tem a capacidade de codificar proteínas e os não codificantes. 
Os principais RNAs não codificantes que tem influência nessas doenças são: 
• MicroRNAs que tem a função de regular a expressão genica pelo bloqueio da tradução do RNA 
mensageiro específico e provocam a sua degradação e os 
• RNA não codificadores longos: muitos tem a função de suporte estrutural, onde ocorrem diversos 
processos celulares como inclusive, a inativação do cromossomo X. 
Então, esses 2 RNA não codificantes são os RNAs que participam ou que provocam essas alterações 
que podem estar relacionadas com síndromes, cânceres ou outras doenças. 
Variações genéticas mostradas no PGH 
Algumas sequencias genicas específicas foram associadas com numerosas doenças e disfunções, incluindo 
câncer de mama, doenças musculares, surdez e cegueira.Os cientistas localizaram, no genoma humano, milhares de locais nos quais há diferença de apenas uma base. 
Como a gente falou de mutação, deleção e inserção. No entanto, no genoma humano tinham pessoas que 
tinham diferenças em apenas uma base, repetidamente. 
• Não é aquela que, teve a diferença de uma base e foi retirado e virou um DNA consenso, mas 
alguns indivíduos apresentavam, essa diferença. Não se sabe ao certo, não foi divulgado, mas as vezes 
só apresentava diferença em uma base só. 
Essa informação-sequencias de DNA associadas com doenças muito comuns tais como disfunções 
cardiovasculares, diabetes e artrite. Está sendo estudado, ainda não foi comprovado, que doenças muito 
comuns podem estar associadas apenas a diferença de algumas bases e não de um gene inteiro. 
Desenvolvimento do PGH 
A engenharia genética – fornecer ferramentas não apenas pera o isolamento e estudo do DNA e RNA, mas 
também para observação das alterações, que é o que vai ser responsável pela maioria das doenças genéticas. 
Mudanças revolucionarias na prática clínica e na saúde publica (diagnóstico, tratamento e prevenção) 
Testes genéticos 
• Diagnosticar e confirmar doenças mesmo em indivíduos assintomáticos; 
• Fornecer informações sobre prognóstico da doença, predizer o risco futuro de doenças em indivíduos 
sadios e seus descendentes. 
• Detecta mutações associadas a doenças genéticas rara. 
o Ex: Fibrose cística, câncer, doenças monogenéticas (FC, Anemia falciforme) 
 
Farmacogênomica 
• Individualização da terapia: tem medicamentos que vão fazer efeitos em uns, vão fazer poucos efeitos 
em outros, causar efeitos colaterais. Seria uma produção individualizada. 
o Um exemplo disso são as pessoas que são alérgicas, tem alguns medicamentos que elas não 
podem tomar de jeito nenhum. 
o Além das alergias existem situações ainda mais graves, então a medicina com precisão ela vai 
beneficiar todos os tipos de pacientes. Então, você fazer testes genéticos em determinados 
pacientes e ver se ele responde ou não a aquele medicamento é extremamente importante. 
• Direcionar o tratamento com drogas mais efetivas, além de reduzir os efeitos colaterais. 
• Variações em genes relacionados ao metabolismo de drogas, particularmente da família multigênica 
do citocromo P450. Os estudos hoje estão em torno desse citocromo que está relacionado com o 
metabolismo das drogas. Ainda não existe esse aconselhamento de forma clínica. 
 
Terapia genica 
Potencial para o tratamento e mesmo para cursa de determinadas doenças genéticas ou adquiridas como 
câncer, AIDS, por meio do uso de genes normais para suplementar ou substituir os genes defeituosos. 
Etapas: 
1. isolamento do gene, 
2. a construção de um vetor, a 
3. transferência para células no tecido-alvo 
4. produção da proteína codificada e expressa pelo gene-
terapêutico nessas células. 
Lembrado que o vírus é um intracelular obrigatório, que vai entrar na célula alvo para se multiplicar e então 
vai ser produzido e codificado a produção de uma proteína e vai ser expressa pelo gene-terapêutico 
Estratégias de terapia genica in vivo ou ex vivo 
Ex vivo: 
1. Coleta e cultivo in vitro das células do paciente; precisa das células do 
paciente para a cultura. 
2. Transdução com vetor carregando o gene terapêutico; 
3. Seleção e expansão das células com gene terapêutico 
4. Reintrodução das células modificadas no paciente. 
Por isso, que se chama Ex vivo, porque ele retirou as células do paciente e tudo isso foi feito no laboratório. 
Aqui só são introduzidas as células do paciente modificadas, a modificação todas acontece in vitro a partir 
de uma célula ex-vivo, de uma célula viva de um paciente. 
In vivo: 
1. Formulação apropriada de vetor que carrega o gene terapêutico 
2. Injeção direta do vetor no tecido alvo do paciente. 
Esse material vai ser injetado no local que eu quero que ocorra a produção das minhas células, pode ser na 
musculatura ou na medula. 
Essa terapia gênica é utilizada principalmente para o câncer. 
Distribuição da aplicação de protocolos clínicos por tipo de doença 
 
Outras aplicações 
1. Medicina molecular 
Melhorar o diagnóstico de doenças 
Detectar predisposições genéticas para doenças (aconselhamento genético) 
2. Genômica microbiana 
• Detectar rapidamente e tratar, na prática clínica, doenças causadas por organismos patogênicos 
• Identificar por meio do DNA 
Qual a diferença do PCR para um sequenciamento microbiano? Se eu tenho uma doença que eu não sei 
o patógeno eu não posso fazer o PCR, porque no PCR eu digo quem eu quero identificar. 
Lembram que teve uma doença aqui na Bahia, semelhante a dengue e que ninguém sabia o que era, só ficou 
sabendo quando houve o sequenciamento do Zica vírus. Isso porque quando fazia o PCR para dengue dava 
negativo, mesmo tendo uma clínica semelhante. A mesma coisa aconteceu com o SARS-Cov-2. 
Antes do sequenciamento e do PCR como era feita essa identificação? Era feita a cultura e depois disso 
cultivava em meio seletivo, meio diferencial, testes de fermentação, prova bioquímica, uma bateria de 
exames, usava uma chave de identificação 
Chave de identificação: você tem em livros de diagnóstico microbiológico, então a gente cultiva o 
microrganismo em um meio que cresce tudo, por exemplo, ágar, coloco a bactéria em um meio super 
nutritivo e ela cresce, é um meio de eu crescer essa bactéria e depois colocar em um meio seletivo e 
diferencial, como eu quero identificar eu não posso colocar em um meio seletivo porque pode matar quem 
eu quero estudar, então coloco só em um meio diferencial que ele vai diferenciar, algumas características, 
como se produz lactose, ou seja, tem algumas características morfofisiológicas da bactéria. Eu pego essa 
bactéria e faço provas bioquímicas e eu preciso de uma tabela, se ela fermenta, glicose, aerobiose e vou 
colocando um x e no final eu vejo o resultado. Mas não é algo simples, tem que testar uns 20 açúcares, prova 
de motilidade. Outra forma de se chegar a isso é a prova de resistência e sensibilidade aos anti-microbianos. 
Depois de tudo isso o teste ainda pode estar errado. –’ Não tem como você provar apenas com esses testes, 
hoje só são aceitos trabalhos com biologia molecular. 
3. Identificar suspeitos por DNA 
• Excluir pessoas erroneamente acusadas de crime 
• Encontrar doadores que possuam órgãos compatíveis com os de receptores 
Outra aplicação são os filhos consanguíneos. Porque se os filhos forem de primos e se quiserem fazer o teste 
de DNA tem que fazer o sequenciamento. 
Mayana Zatz 
Exame genético. Quando fazer? Recebo frequentemente e-mail de pessoas que desejam se testar para 
doenças genéticas. E eu pergunto: O que você quer saber? Por quê? O que fazer com essa informação? Como 
isso pode ajudar você? É fundamental discutir essas questões antes de se submeter ou indicar um exame 
genético a alguém. Diferentemente de exames clínicos ou exames que medem taxa de colesterol ou glicose 
no sangue, se for encontrada uma alteração de um teste de DNA, esse achado não muda durante a vida. Vai 
nos acompanhar para sempre. Dependendo do resultado, ela e pode ter um impacto muito importante na 
nossa vida, nas nossas decisões reprodutivas ou mesmo em parentes próximos. Por isso é tão importante 
discutir as implicações de um teste genético. 
Quais são as indicações para se fazer um exame genético? 
Os testes genéticos são indicados em duas situações: 
a) Crianças ou adultos afetados por uma doença genética cujo diagnóstico precisa se esclarecido; 
b) pessoas clinicamente normais, que têm risco aumentado de vir a ter uma criança com doença genética 
No primeiro caso, a confirmação do diagnóstico pode ser muito importante para o tratamento precoce e 
para evitar que o paciente se submeta a inúmeros exames, muitas vezes invasivos, e de pouco valor 
diagnóstico. Além disso, o estabelecimento do diagnóstico molecular, atravésdo exame de DNA, permite 
que se avalie o risco de repetição dessa condição na família. É o caso por exemplo, da fibrose cística ou da 
mucovisidose, caracterizada por pneumonias de repetição. O tratamento precoce com antibióticos e enzimas 
pancreáticas, tem um impacto muito positivo na expectativa e qualidade de vida. Além disso, pais de crianças 
com fibrose cística devem ser informados que tem um risco de 25% de ter outra criança afetada pela mesma 
doença. 
Teste em pessoas clinicamente normais 
aqui também existem duas situações: 
• Pessoas que têm risco aumentado de vir a ter uma criança com uma doença genética, mas que não 
serão afetadas por ela; 
• pessoas jovens, clinicamente normais que têm, além de um risco aumentado de ter filhos afetados, o 
de desenvolver elas mesmas doença de início tardio, como a coreia de Huntington, doença de 
Alzheimer (DA) ou ataxias espino-cerebelares, entre outras. São testes preditivos, cujo prós e contras 
são muito discutidos. 
Quem deveria ser testado? 
Em primeiro lugar, é fundamental deixar claro que ninguém DEVE ser testado. Submeter-se a um teste 
genético é uma decisão única e exclusiva da pessoa ou dos pais, no caso de terem uma criança afetada por 
uma doença genética a ser diagnosticada. Só recomendamos testes genéticos a pessoas que têm ou tiveram 
uma criança afetada ou parentes próximos com doenças genéticas na família, coisas que tiveram uma criança 
malformada, abortos de repetição (dois ou mais) ou em alguns casos de casamentos consanguíneos. Existe 
mais de 7.000 patologias conhecidas, mas não existem testes para detectar todas elas. No entro de estudos 
do genoma humana (http:genoma.ib.usp.br) testamos as mais frequentes e orientamos casais sobre dúvidas 
em relação a doenças genéticas. 
Estamos todos em risco 
É fundamento deixar claro que o teste genético pode excluir uma determinada doença genética. Por outro 
lado, ninguém pode garantir a um casal que vai ter uma criança normal. Ou que não vai desenvolver uma 
doença de início tardio, como Alzheimer ou doença de Parkinson. As doenças genéticas 
Quando a pessoa sabe de tudo, como será a vida dela em relação a isso. Será que a pessoa não viveria de 
uma forma totalmente diferente se ela não soubesse? Isso não vai trazer problemas familiares? E se for uma 
doença que não tem cura, vai adiantar o que? 
E se a pessoa tiver condições financeiras você como médico indicaria isso a ela, sendo que é uma paciente 
que não tem nenhuma doença e nem um histórico na família. 
Tem que verificar se existe a indicação, já que são testes caros que não estão disponíveis para a maioria da 
população. Precisa saber se realmente esse paciente precisa fazer esse exame e tudo isso tem que ser 
ponderado na hora de decidir. Ver também quais são as questões éticas envolvidas nisso. Mas eu acho que 
se existe a possibilidade, se existe a necessidade e a procura do paciente deve ser feito sim. 
O importante é ter o senso crítico de quando passar, de quando orientar, saber que há a possibilidade desse 
aconselhamento e quando fazer. 
Quando são doenças hereditárias que envolvem crianças, para o desenvolvimento e para a vida é muito 
melhor fazer. Porque pode salvar a vida de uma criança. 
A transmissão do genoma humano. 
Ocorre durante a divisão celular. Ela é típica que vai gerar durante a próxima reprodução quando cópias 
únicas do genoma de cada um dos pais se reúnem e um embrião. Esse tipo de divisão celular se chama 
mitose, porque estamos falando de célula somáticas. 
A mitose produz células filhas com o mesmo número de cromossomos da célula mãe 
Ocorre a replicação do DNA e no final geram duas células filhas haploides com o mesmo material genético 
dos pais. Esse tipo de divisão é semiconservativa. 
 
A mitoses tem suas fases e é dividia em: 
• Interfase: início tem duração de 9h a primeira fase, seguida da fase S e GII, que existe no final a 
separação dos centríolos e a duplicação dos cromossomos homólogos. 
• Prófase: formação do fuso cromático e a condensação dos cromossomos 
• Metáfase: ligação o fuso mitótico, 
• Anáfase: separação dos cromossomos 
• Telófase: divisão celular. A transmissão do genoma ocorre a partir da divisão celular. A partir da 
divisão celular que ocorre a transmissão. É assim que o meu filho vai apresentar o mesmo gene, as 
mesmas doenças que eu apresento, ou seja, existe a possibilidade não é 100%. 
As células germinativas também se dividem. 
Uma divisão anormal pode causar funções anormais como anomalias, câncer e síndromes.